膠粘劑在我國真正開始有規模化的生產,是從1958年開始的。進入80年代,膠粘劑發展出現了高潮。世界發達國家的合成膠粘劑工業目前已進入了高度發達階段,90年代平均增長率為,3%左右,而我國平均增長為19.5%。目前,膠粘劑已成為我國化工領域中發展最快的重點行業之一。合成膠粘劑具有應用面廣、使用簡便、經濟效益高、發展迅速等許多特點,隨著經濟的發展與科技的進步,它將越來越受到人們的重視,成為一個極具發展前景的行業。
環氧樹脂膠粘劑是一類由環氧樹脂基料、固化劑、稀釋劑、促進劑和填科配制而成的工程膠粘劑。由于其粘接性能好、功能性好、價格比較低廉、粘接工藝簡便,近幾十年來在家電、汽車、水利交通、電子電器和宇航工業領域得到了廣泛的應用。1999年我國環氧樹脂膠粘劑產量為2.5萬噸,2002年即達到3.5萬噸,2005年上升到5.0萬噸,預計2010年可達到9.0萬噸。“十一五”期間,我國各類膠粘劑及密封劑的需求量預計每年將以高于10%的速度增長,2010年總產量有望達到730萬噸、年均增長率為11.5%;銷售額達570億元、年均增長率為11.8%。屆時我國膠粘劑及密封劑產量將居世界第1位,銷售額居世界第3位。據有關專家預測,2010年膠粘劑及密封劑在各應用領域的需求分布為:木材加工膠合板及木工333萬噸,建筑建材及涂料200萬噸,包裝及商標89萬噸,制鞋與皮革43萬噸,交通運輸24萬噸,紙加工與書刊裝訂15萬噸,裝配機械、電器、儀表等12.7萬噸,民用消費5.3萬噸,其它8萬噸。
據美國Freedonia集團預計,今后3年中國建筑化學品的需求年均增長率將保持在10.5%左右,達66億美元,其中膠粘劑的需求年增長率為10.5%左右,近9億美元。近年來,中國建筑化學品特別是膠粘劑和密封劑呈現的強勁增長態勢,吸引了眾多跨國公司紛紛投資中國市場。漢高技術公司將加大在亞太尤其是中國的投資力度,在其全球業務的銷售額分布方面,中國已居前5位。漢高公司在上海浦東投資1000萬歐元建設的研發中心于2006年5月份開業,該中心重點研發供應中國和亞太市場的膠粘劑、密封劑以及表面處理產品,包括環氧樹脂膠粘劑。公司還計劃在2年內與中國5所大學的6個研究團隊進行膠粘劑合作研究,該研究計劃將重點開發基于有機硅改性材料的新一代膠粘劑和密封劑。
羅門哈斯公司正在上海張江高科技園區建設研發中心;阿希蘭公司的功能材料業務部著眼于龐大的中國市場,正在美國和亞洲擴建膠粘劑和密封劑裝置;美國國家淀粉公司已考慮在今后18個月內在中國新增膠粘劑生產裝置;Fuller公司也看好中國的增長潛力,與日本積水化學公司合作在日本和中國分別組建的膠粘劑合資企業已于2006年4月1日投產。外資企業數量不斷增加、生產規模擴大、資金投入加大、高新技術產品明顯增加。預計在“十一五”末期外資企業的產品銷售額將由現在占中國大陸膠粘劑銷售總額的40%提高到45%~50%。
二、我國膠粘劑行業取得的進步
一新產品不斷涌現
由于各類合成樹脂和合成橡膠的研制成功,特別是一些具有代表性的聚合物如酚醛樹脂、脲醛樹脂、不飽和樹脂、環氧樹脂、氯丁橡膠等的投產和商品化,促使膠粘劑和膠粘技術的迅速發展。上世紀80年代以來,膠粘劑與膠接技術進展顯著,新的性能優異的膠粘劑不斷出現,且由于獨特的膠粘技術,使其具有非凡的多功能,能夠實現多重目的。
一些改性型、接技型、共聚共混型及特種型膠粘劑相繼開發出來,有的已實現產業化。如聚氨酯改性聚乙酸乙烯酯乳液、抗凍性白乳膠、雙馬改性環氧樹脂導電膠、有機硅改性環氧樹脂結構膠、聚氨酯改性環氧樹脂膠、微泡型室溫固化單組分聚氨酯膠、阻燃型聚氨酯灌封膠、再粘性好的球型狀丙烯酸酯壓敏膠、有機硅壓敏膠及膠帶等,這些產品具有很多優異的性能,不僅滿足了各種需求,而且提高了我國膠粘劑產品檔次,取代了部分進口。
二生產技術進步快
我國膠粘劑生產的工藝技術已取得長足進步。以輻射法、紫外光固化法和互穿網絡法等為代表的新的生產技術,在改進產品性能、提高產品質量方面,起到了十分重要的作用。伴隨著新技術的應用,新產品也層出不窮,聚氨酯改性聚乙酸乙烯酪乳液、抗凍性白乳膠、雙馬改性環氧樹脂導電膠、有機硅改環氧樹脂結構膠、聚氨酯改性環氧樹脂膠等改性型、接技型、共聚共混型及特種型膠粘劑相繼研制成功,其優異的性能,滿足了應用行業不斷發展中的各種需求,取代了部分進口,提高了我國膠粘劑行業的整體素質。
膠粘劑生產設備也有了很大改進和更新。我國自行設計制造的7m3乳液聚合螺旋半圓管夾套反應釜,運行質量良好,有些還實現了DCS控制;涂布機和裁切機已達到國際中等水平,其幅寬可達1.3—2.0米、涂布速度可達120~150米/分;導靜電離筒靜電消除技術、張力自控裝置、高靈敏度傳感器、調頻調速系統等各種自控設施成功投入生產,取代進口。隨著技術水平的不斷提高,一些高性能、高品質、高附加值的新產品相繼投產,特別是水性膠、熱熔膠和熱熔壓敏膠等環保型膠粘劑逐漸成為合成膠粘劑的主流。
三應用領域不斷拓寬
目前,膠粘劑的應用已滲入到國民經濟中的各個部門,比如服裝、輕工、機械制造、航天航空、電子電器、交通運輸、醫療衛生、郵電、倉貯等眾多領域,成為工業生產中不可缺少的技術。在高技術領域中的應用尤其令人矚目,據報導,國外在生產一輛汽車中要使用5—10k8膠粘劑;一架波音飛機的粘接面積達到2400m2;一架宇航飛機需要粘接30000塊陶瓷片。
在汽車工業上包括汽車、卡車、摩托車和有關的交通工具應用膠粘劑是為了工藝簡便、性能可靠、經濟高效;用于金屬、塑料、織物、玻璃、橡膠等本身或相互之間和涂漆表面的結構連接、固定和密封。大約有25種類型的膠粘劑適用于汽車的組裝,每臺典型的機動車用膠量約9kg。汽車工業用量最大的膠粘劑之一是氯丁溶劑型膠粘劑,用于粘接PVC頂篷,現在趨向于壓敏膠。密封膠粘劑劑密封劑和墊片用于汽車和卡車上的主要功能是隔絕空氣、塵土和水,以便減小腐蝕或改善舒適性。
“神六”飛船的座艙、地板、天線、太陽能電池、儀器艙等重要部位,必須在承受超強高、低溫變化和強沖擊力的巨大考驗后依然緊緊粘連在一起。實現這一要求需要使用性能極好的結構膠粘劑,環氧樹脂膠是公認的最佳也是主導使用的結構膠粘劑。環氧樹脂本身就是膠粘劑,在應用過程中按工藝及應用要求與環氧固化劑反應,即可完成固化、實現膠粘功能。藍星新材料無錫樹脂廠是我國歷次航天發射專用材料提供者,提供的特制環氧樹脂性能過硬,緊密地把飛船各部位的結構粘接在一起,發揮了不可替代的作用。有關航天環氧樹脂結構膠粘劑的配方、試驗環境、基料品種等都屬保密。
環氧結構膠粘劑在航空和宇航工業中大量用于制造蜂窩夾層結構、全膠接鈑金結構、復合金屬結構如鋼-鋁、鋁—鎂、鋼—青銅等和金屬—聚合物復合材料的復合結構。用作機翼蒙皮、機身壁板、人造衛星結構、火箭發動機殼體等。在造船工業中用于螺旋槳與艉軸的膠接,曲軸的膠接。在機械制造工業中用于重型機床絲桿的套鑲粘接,其精度和強度均大于整體絲桿。
三、我國膠粘劑工業存在的問題
為實現我國合成膠粘劑行業“十一五”發展目標,首先要堅持科學發展觀,走新型工業化的道路,把膠粘劑行業建成低投入、高產出、低能耗、能循環的可持續發展的、環保型、健康型的精細化工產業。重點發展環保型、節能型膠粘劑,大力研究開發和發展高技術含量、高附加值、高性能的膠粘劑新產品。
一行業水平不高
主要表現為生產企業分散、技術落后、品種少、質量和檔次不高。據不完全統計,我國現有膠粘劑生產企業近2000家,品種超過3000種,分布在全國28個省、自治區、直轄市,但上規模、上水平的企業不過百家。以聚氨酯膠為例,目前我國生產企業有100多家,其中有10多家規模較大的三資企業分布在廣東及福建沿海地區。中國聚氨酯膠粘劑產業和規模近幾年有很大發展,技術水平也不斷提高,但與國外相比差距仍然較大。國內開發的品種規模較小,設備和工藝也比較落后,產品性能、特別是批次穩定性能尚達不到國外水平。特種膠粘劑、結構膠粘劑、水性膠及熱熔膠等均處于小規模生產階段,市場上仍以進口產品為主。
二產品科技含量低
大多數企業只能在一些老的產品上以價格來爭奪市場,而對一些急需的高科技產品的研究開發嚴重滯后。一般通用型膠粘劑如涂于BOPP膜包裝膠帶的丙烯酸壓敏膠乳液,用于制作一般建筑涂料的苯丙、醋丙和純丙型乳液,通用型白乳膠,用于書本無線裝訂的EVA類熱熔膠,通用型502瞬干膠及硅酮膠等,生產能力大大超過需求量,競爭十分激烈。但一些高性能、高品質膠粘劑和助劑還不能生產,或產品性能與質量不能達到使用要求,如急需的環保型氯丁膠和聚氨酯膠的水基化研究,在我國已進行多年,但至今仍未實現商品化生產。
一些膠粘劑的主要原材料及相關助劑供應不足,不能生產或產品質量、性能達不到要求。如用于熱熔膠及熱熔壓敏膠生產的E—VA、SIS樹脂、PA樹脂,鞋用TPU樹脂,與膠粘劑配套的一些助劑必須從國外全部或部分進口。據統計,2001年我國進口各類膠粘劑和密封劑及其原輔材料共15.02萬噸,主要有聚氨酯膠、聚氨酯結構密封膠、環氧樹脂膠、聚酰胺樹脂膠、高性能有機硅密封膠、高性能丙烯酸酯膠及壓敏膠等,以及數量可觀的膠粘劑原輔材料及相關助劑。
三非環保產品仍大量生產
聚乙烯醇甲醛膠粘劑107膠因其含有游離甲醛,損害人體健康,在發達國家早已禁用,而我國由于其價格低廉,目前用量還較大我國產量最大的合成膠粘劑脲醛膠的生產技術水平較低,產品中的甲醛釋放量高于國際標準的4—5倍,對消費者健康危害很大。氯丁膠是我國傳統的大宗膠粘劑品種,主要用于制鞋、裝飾工業和木器工業。氯丁膠中含有大量有毒有害的有機溶劑,且對軟PVC熱塑彈性體、聚氨酯等新型鞋用材料粘接性能差,已不適應制鞋業的發展需要,在發達國家鞋用膠粘劑已完全使用聚氨酯膠和熱熔膠。
2006年9月,廈門市質監局對廈門市廚房家具生產企業進行抽檢,結果顯示,產品合格率僅為25%。被抽檢的20個批次產品中,15個批次產品存在甲醛釋放量超標的問題。目前市面上櫥柜產品廣泛使用的主體材料是人造板,而人造板在制造過程中,必須使用膠粘劑主要是脲醛樹脂,這就成了日后甲醛釋放的來源。國內板材生產工藝較為落后,若為了片面追求人造板的強度,大量施加膠粘劑,將產生更大的甲醛危害。
目前市場上還存在著不少假冒偽劣的膠粘劑,通常采用粗制溶劑,有的甚至使用工業廢棄溶劑。劣質膠粘劑價格低廉,經常被一些不正規的裝飾裝修工程隊選用。其中除了超標的三苯類苯、甲苯、二甲苯,還有各種有毒有害的物質,如甲醛、鹵代烴等。常見的膠粘劑質量問題主要是溶劑揮發產生的苯類、鹵代烴和甲醛等有害物質。
四過于依賴進口
膠粘劑制品越來越多地應用在電子、機械和國防等重要領域,當前國內各種技術性能優異的工程膠粘劑和密封劑大多是使用進口或合獨資企業的產品,我國自行研制的產品使用的原料仍然依靠進口,這種長期依賴進口原料限制我國自主開發高新性能膠粘劑產品的局面必須盡快解決。我國制鞋業目前所用溶劑膠基本是:氯丁膠30%、接技氯丁膠40%和聚氨酯膠30%。雖然我國聚氨酯膠粘劑產業規模和技術水平有了很大發展,但與國外相比仍有不小差距。主要表現為:鞋用聚氨酯樹脂有95%以上要靠進口,國內幾家自主開發的裝置規模較小,設備、工藝比較落后,產品性能特別是各批次產品的穩定性尚達不到國外水平。目前,國內耐蒸煮型膠粘劑仍主要依賴進口,但已經有部分企業產品占領了一定的市場份額。估計在未來的幾年內,國產耐蒸煮型膠粘劑的市場份額會逐步提高。
四、有待開發的膠粘劑及原料
我國膠粘劑工業的發展瓶頸依然存在,主要是重要的關鍵原材料、高性能高品質助劑需要進口,短期內國內難以解決,這將影響膠粘劑工業的進一步發展。
一發展環保產品
在環境意識和健康意識日益提高的今天,對膠粘劑的環保要求將愈加嚴格,保護環境顯得尤為重要,生產單位應制造出環保型綠色膠粘劑,使用者則渴望能用上無毒無害的膠粘劑。預計環保節能型膠粘劑產品在“十一五”期間將以每年12%一20%的速度增長。水性膠不含有機溶劑,無污染,是環保型膠粘劑,也是快速增長的膠種之一。由于聚氨酯膠粘劑具有良好的粘接性能,廣泛用于制鞋、建筑、汽車、食品包裝等行業,水性聚氨酯膠粘劑和無溶劑型聚氨酯膠粘劑是一種環保節能型產品,近年來在歐、美、日等發達國家已廣泛應用,在我國還尚未研發成功,專家建議在加大水性聚氨酯膠粘劑研究開發的同時,積極引進生產技術和工藝,建設5000噸/年的生產裝置,用于生產鞋和木工用水性聚氨酯膠粘劑。
水性氯丁膠粘劑是我國“十一五”期間研究開發的主要產品。VAE乳液是水性膠粘劑中非常優良的膠種之一,目前遠遠不能滿足國民經濟發展的需要;如能在“十一五”期間再建1套產能為10萬噸/年的VAE乳液生產裝置,則可基本滿足國內市場的需求。
熱熔膠無污染、固化迅速、粘接面廣,適合于連續化生產,便于貯存和運輸,近年來得到了迅速發展,是我國增長最快的膠種。這些環保型膠種均是膠粘劑中增長最快的。
二發展高性能產品
高性能高品質膠粘劑有較大發展前景,特別是用于機械、電子、汽車、建筑、醫療衛生和航天航空領域的膠粘劑將發展更快,部分特種膠粘劑產量每年將以高于20%的速度增長。根據市場需要,今后我國高品質、高性能膠粘劑的發展重點是改性丙烯酸酯膠、聚氨酯膠、環氧膠和有機硅膠等,再粘性好的球形狀丙烯酸酯壓敏膠用于留言記事帖和高粘接強度的改性丙烯酸酯膠、壓敏膠及膠帶。應在“十一五”期間研究開發并建設1套年產5000噸,高性能高品質的丙烯酸等類壓敏膠生產裝置及涂布生產線。
三提高原料自給率
熱熔膠是一種環保型膠粘劑,2004年我國熱熔膠產量約6.5萬噸,該膠種以每年15%的速度增長,到2010年我國熱熔膠需求量預計約16萬噸,但生產熱熔膠的主要原料EVA樹脂目前我國還沒有生產廠家、全部需要進口,這與高速發展的熱熔膠極不適應,應在“十一五”期間建1套年產10萬噸的EVA裝置,滿足我國熱熔膠及其他的發展需求。
SIS樹脂是生產熱熔壓敏膠和其它膠粘劑的重要原料,2004年我國熱熔壓敏膠產量約6.3萬噸,預計該膠種將以每年10%-20%的速度增長。目前SIS樹脂國內唯一的生產企業巴陵石化,產量5000噸/年,無論是從數量上還是質量上都遠不能滿足需求,大部分需要從國外進口。“十一五”期間建設1套生產能力為2萬-3萬噸SIS樹脂裝置十分必要,同時燕山石化、吉林石化等如建成異戊二烯提純裝置,則可以滿足生產SIS樹脂所需的原料供應。
五、促進膠粘劑工業的發展
一提高行業集中度
隨著市場競爭的日趨激烈,用戶對產品質量和性能的要求也在日益提高,作坊式的小生產企業將會被淘汰,未來膠粘劑生產的發展方向是走向規模化、集約化。一些規模小、技術和設備落后、產品檔次低的中小型企業被淘汰,而部分生產規模大、技術水平高,產品質量好的企業將加快新產品新技術開發和品牌培育步伐,不斷增強企業實力和市場競爭能力。
二加大科研投入
目前國家除了對用于國防工業特別是航天航空業的部分膠粘劑產品比較重視外,對一些民用產品幾乎很少投入,如鞋用、木材加工和建筑用水性聚氨酯膠粘劑;家庭裝飾裝修、建筑和木工用水性氯丁橡膠型膠粘劑等這樣用途廣泛的產品,在國外早已實現了工業化生產,但我國至今仍無大的進展。以上產品不僅是環保型,而且每年可節約大量的溶劑約20萬-30萬噸。在“十一五”期間,國家應加大對水性聚氨酯膠粘劑和水性氯丁膠粘劑的研究開發投入,使之早日實現產業化生產,對部分重要的膠粘劑新產品的研發投入也是十分必要的。
三促進法規和標準建設
我國膠粘劑行業應當總結涂料、日用化妝品等行業近年來出口產品受到限制的經驗,參考日本等亞洲國家、美國和歐洲共同體近年來制定的膠粘劑產品對環境保護的有關規定等情況,盡快組織專家進行研究并制定相應的法規和措施。使我國的膠粘劑行業少走彎路健康發展,早日成為低投入、高產出、低消耗、少污染、可循環、可持續發展的朝陽產業。
來源:中國膠粘劑網
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